燃烧学(中)课件.ppt

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1、第3章3.1化学反应速率1）化学反应速率的碰撞理论单位时间、单位体积内碰撞数（碰撞频率）：Avogadro常数Boltzmann常数有效碰撞半径折合质量式（3-1）活化络合物活化能反应速率与碰撞频率和有效碰撞分数有关：反应速率反应速率以反应物浓度表示：反应速率常数空间因子p：式（3-2）式（3-3）例3.1已知：反应温度：2000K，求空间因子。解：式（3-2）式（3-3）说明简单碰撞理论的缺陷。2）化学反应表示方法以反应物或产物表示：总反应速率：例：3）质量作用定律反应级数：对于基元反应，反应级数等于反应分子数。适用于基元反应实验确定反应级数：首先使

2、则：然后使：则：一级反应：积分：半衰期设反应物消耗的浓度，则：二级反应：如果：则：对于：半衰期：对于：假设反应过程中两个反应物所消耗浓度相同，则：因为：半衰期：则：所以：复合反应：一系列简单反应构成。对行反应：积分：因为：所以：或：平衡时：即：平行反应：B反应速率：C反应速率：第二次总的反应速率：即：思考？连续反应：反应物A消耗了cx，部分转为B，部分进一步转为C。B浓度：cx-cy；C浓度：cyA的反应速率：B的反应速率：C的反应速率：一阶非齐次线性微分方程3.2基元反应的反应速率常数1）反应速率常数与平衡常数关系平衡时：对于：p0=1atm例3.2

3、已知道：正反应速率常数：求2300K下的解：查表在2300K下的吉布斯自由能，则因为：所以：所以：1）阿累尼乌斯形式活化能大小反映了反应进行的难以程度。活化能很大时活化能较低时3）反应速率常数与表观压力关系表观速率常数一级反应二级反应高压时：低压时：3.3总反应的反应速率常数图3.63.4动力学近似1）准稳态法吸热反应放热反应（简化总反应过程）式（3-24）式（3-25）式（3-26）例3.3第二个反应比第一个反应快很多，构造总反应：试根据纤细反应机理，利用基元反应速率常数确定解：由准稳态假设：则因为：所以：则：因此：则：例3.4假设将空气用激波加热至

4、2500K,压力升高至3atm，试利用例3.3的结论计算：1）NO的初始生成速率（ppm/s）；2）从反应开始到0.25ms时，NO的生成量（PPm）。已知：解：1）由例3.3得：刚反应时，可以忽略[NO]和[O]则：因此：2）忽略氧气和氮气浓度，NO生成速率恒定，则：不分支的链反应：链的激发（热力活化）：链的传递：活化能附例-1链的断裂：根据准稳态法先后很快完成：即：分支链反应：链的激发（热力活化）：链的传递：附例-2链的断裂过程：氢原子不会无限增加：静态法：即：2）局部平衡近似准稳态法针对一系列反应过程中的组分，而不是特定的反应；局部平衡法针对反应

5、过程中的某个反应。如：正逆反应速率达到平衡，则有：无论整个系统是否平衡，而且其中组分是否平衡，都成立。假定碳氢燃料燃烧的某一时刻，反应未达到平衡，但以下反应可以认为达到平衡：有：3.5连锁反应机理连锁反应首先开始于反应物分子通过加热或光致分解作用生成活泼的中间产物。链的传播是一个活性链载体重新组合生成稳定的分子和一个新的活性链载体。起链反应链分支/链传递碰壁销毁气相销毁设：设：1）因为所以没有链载体形成吸热，反应比较慢所以：2）假设定义特征时间：则：非齐次一阶线性方程：解：另外一种方法：对于：对于：3）因为则定义特征时间：对于：对于：4）则：链传递反应

6、等于链终止反应这时：爆炸发生当缓慢反应当压力趋于零：链分支爆炸不可能发生。表示没有消除反应当压力趋于无限：1）直链反应粒子数：引入一个链载体，碰撞频率：需要：2）支链反应次/s第4章燃烧中输运现象分子输运基本定律菲克扩散定律：傅立叶导热定律：牛顿粘性定律定律：输运系数间的关系：第5章多组分反应流体守恒方程5.1多组分反应流体一维流动的守恒方程1）混合物质量守恒方程对于一维控制体：式（5-1）式（5-2）式（5-3）对于定常流动：一般形式：2）组分的质量守恒方程式（5.7）式（5-4）式（5-5）式（5-6）单位时间、单位面积对流质量流量单位时间、单位面

7、积组分B的质量流量单位时间、单位体积组分B的对流质量流量一般形式：组分I质量流量可以用组分速度表示：式（5-8）式（5-9）式（5-10）式（5-7）则混合物的质量：因为：所以：扩散速度等于组分速度与质量平均速度之差：则扩散通量：组分总质量流量：或：式（5.14）式（5-10）式（5-11）或：3）动量守恒方程式（5-15）式（5-16）式（5-17）一维定常（并且不考虑粘性力和体积力）：取：式（5-18）式（5-19）或：对于考虑粘性力的非稳态流动，则有：式（5-20）4）能量守恒方程定常不做功，势能不变：式（5-21）式（5-22）式（5-23）热

8、流量包括热传导和组分扩散的附加焓通量，如果不考虑热辐射：一维：因为：式（5-24）式（5-25